光插座及光模块的制作方法

本发明涉及光插座及具有该光插座的光模块。

背景技术：

一直以来，在使用了光纤或光波导等光传输体的光通信中，使用具备面发射激光器(例如，垂直腔面发射激光器(VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser))等发光元件的光模块。光模块具有1个或2个以上的光电转换元件(发光元件及受光元件)、和发送用或接收用的光耦合元件(以下，也称为“光插座”)(例如，参照专利文献1)。

图1是表示专利文献1中记载的光模块10的结构的图。图2是表示专利文献1中记载的光耦合元件40的结构的图。图2A是光耦合元件40的俯视图，图2B是仰视图，图2C是主视图，图2D是右视图。

如图1所示，专利文献1中记载的光模块10具有：基板20、在基板20上配置的光电转换元件30、和在基板20上配置的光耦合元件40。基板20具有基板本体21、和在基板本体21上配置的第一定位用凸部22。如图2所示，光耦合元件40具有：在与基板20相对的面上配置的凹部41、使来自光电转换元件30的光入射的第一透镜面42(入射面)、将由第一透镜面42入射的光反射的全反射面43(反射面)、使由全反射面43反射的光向光纤50的端面射出的第二透镜面44(射出面)、用于将光纤50相对于光耦合元件40进行定位的第二定位用凸部45、和用于将光电转换元件30相对于光耦合元件40定位于基板20的第二定位用凹部46。

如图1所示，在对专利文献1中记载的光模块10进行组装的情况下，首先，将光耦合元件40的第二定位用凹部46相对于配置有光电转换元件30的基板20的第一定位用凸部22进行嵌合。接着，将对光纤50进行支撑的套管51的第一定位用凹部52嵌合于光耦合元件40的第二定位用凸部45。专利文献1中记载的光模块10这样连接光电转换元件30与光纤50光学。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-163212号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

作为将专利文献1中记载的光耦合元件40可靠地固定于基板20的方法，可以考虑使用热固化性的粘接剂。例如，通过在光模块10的侧面与基板20之间的边界上涂覆粘接剂并使其热固化，来相对于基板20固定光耦合元件40。

在这样使用热固化性的粘接剂来固定专利文献1中记载的光耦合元件40的情况下，以光耦合元件40的凹部41由基板20及粘接剂密闭的状态进行热固化处理(加热)，因此有可能凹部41内的空气膨胀而使光耦合元件40的位置错开。这样固定于不确切的位置的光耦合元件40无法确切地将光电转换元件30与光纤50的端面耦合。

因此，本发明的目的在于提供即使相对于基板使用粘接剂进行固定也不易发生错位的光插座。另外，本发明的另一目的在于提供具有该光插座的光模块。

解决问题的方案

本发明的光插座配置于在基板上配置的1个或2个以上的光电转换元件、与1个或2个以上的光传输体之间，用于将所述光电转换元件与所述光传输体的端面光学耦合，该光插座包括：凹部，其形成于与所述基板抵接的抵接面；1个或2个以上的第一光学面，其配置于所述凹部的内表面，使从所述光电转换元件射出的光入射，或使从所述光传输体的端面射出并在所述光插座的内部通过的光向所述光电转换元件射出；1个或2个以上的第二光学面，其使由所述第一光学面入射并在所述光插座的内部通过的光向所述光传输体的端面射出，或使从所述光传输体的端面射出的光入射；反射面，其配置于所述第一光学面和所述第二光学面之间的光的光路上，用于使由所述第一光学面入射的光向所述第二光学面反射，或使由所述第二光学面入射的光向所述第一光学面反射；以及连通部，其连通所述凹部的内部和外部。

本发明的光模块包括：基板；1个或2个以上的光电转换元件，其配置在所述基板上；以及本发明的光插座，其以所述第一光学面与所述光电转换元件相对的方式，固定于所述基板上，通过在与所述抵接面相邻的侧面和所述基板之间的边界上涂覆的粘接剂，将所述光插座固定于所述基板的表面。

发明效果

根据本发明，能够提供即使相对于基板使用粘接剂进行固定也不易发生错位的光插座。本发明的光插座即使使用粘接剂固定于基板，也能够确切地将光电转换元件与光传输体光学耦合。

附图说明

图1是表示专利文献1的光模块的结构的图。

图2A～图2D是表示专利文献1的光耦合元件的结构的图。

图3是表示实施方式1的光模块的结构的图。

图4A、图4B是实施方式1的光插座的立体图。

图5A～图5D是实施方式1的光插座的结构的图。

图6是实施方式1的变形例的光插座的仰视图。

图7A～图7D是表示实施方式2的光插座的结构的图。

附图标记说明

10 光模块

20 基板

21 基板本体

22 第一定位用凸部

30 光电转换元件

40 光耦合元件

41 凹部

42 第一透镜面

43 反射面

44 第二透镜面

45 第二定位用凸部

46 第二定位用凹部

50 光纤

51 套管

52 第一定位用凹部

100 光模块

120 基板

121 基板侧凸部

140 光电转换元件

160、260 光插座

161 容纳部(凹部)

162 第一光学面

163 第三光学面

164 第二光学面

165 定位用凸部

166、266 定位用凹部

167、267 连通部

168 抵接面

180 光传输体

181 套管

182 套管侧凹部

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式的光插座及光模块进行详细说明。

[实施方式1]

(光模块的结构)

图3是本发明的实施方式1的光模块100的剖面图。在图3中，为了表示光插座160内的光路而省略了光插座160的剖面的剖面线。

如图3所示，光模块100具有：基板120、1个或2个以上的光电转换元件140、和光插座160。将光传输体180连接到光插座160来使用光模块100。

在基板120上配置有1个或2个以上的光电转换元件140及光插座160。在基板120上形成有与下述的光插座160的定位用凹部166对应的基板侧凸部121。通过使定位用凹部166嵌入到该基板侧凸部121上，能够将光插座160相对于在基板120上配置的光电转换元件140定位于规定位置。不特别限定基板120的材料。基板120例如是玻璃复合基板或环氧玻璃基板等。

光电转换元件140是发光元件或受光元件，配置在基板120上。本实施方式中，将多个(12个)光电转换元件140(发光元件和/或受光元件)配置在基板120上。在发送用的光模块100中，使用发光元件作为光电转换元件140。在接收用的光模块100中，使用受光元件作为光电转换元件140。发光元件例如是垂直共振器面发光激光器(VCSEL)。受光元件例如是光电探测器。

光插座160以与光电转换元件140相对的方式配置在基板120上。光插座160在配置于光电转换元件140与光传输体180之间的状态下，使光电转换元件140与光传输体180的端面光学耦合。在发送用的光模块100中，光插座160将从光电转换元件140(发光元件)射出的光向光传输体180的端面射出。在接收用的光模块100中，光插座160将从光传输体180的端面射出的光向光电转换元件140(受光元件)射出。此外，对于具有作为光电转换元件140的发光元件及受光元件这两者的光模块100，作为发送用的光模块及接收用的光模块这两者发挥功能。对于光插座160的结构另行详细说明。

不特别限定光传输体180的种类。作为光传输体180的种类的例子，包括光纤或光波导等。光传输体180通过套管181连接于光插座160。在套管181中形成有与下述的光插座160的定位用凸部165对应的套管侧凹部182。通过将该套管侧凹部182嵌入到定位用凸部165上，能够将光传输体180的端面相对于光插座160固定于规定位置。在本实施方式中，光传输体180是光纤。另外，光纤既可以是单模态方式，也可以是多模态方式。

(光插座的结构)

图4及图5是表示实施方式的光插座160的结构的图。图4A是从本实施方式的光插座160的上侧(顶面侧)看的立体图，图4B是从下侧(底面侧)看的立体图。图5A是光插座160的俯视图，图5B是仰视图，图5C是主视图，图5D是侧视图。

如图4及图5所示，光插座160是大致长方体形状的部件。光插座160具有：容纳部161、第一光学面162、第三光学面(反射面)163、第二光学面164、定位用凸部165、定位用凹部166及连通部167。使用对于在光通信中使用的波长的光具有透光性的材料形成光插座160。作为光插座160的材料的例子，包括：聚醚酰亚胺(PEI)或环状烯烃树脂等透明的树脂。另外，例如能够通过射出成型来制造光插座160。

容纳部161是用于容纳光电转换元件140的空间(凹部)。容纳部161配置于与基板120抵接的抵接面168即底面。不特别限定抵接面168中的容纳部161的位置。例如，容纳部161既可以配置于抵接面168的中央部分，也可以配置于抵接面168的角部分。在本实施方式中，容纳部161配置于抵接面168的中央部分。在该情况下，抵接面168线对称。容纳部161的底面与基板120的表面平行。在此，所谓“中央”是指，在光插座160的前后方向及左右方向上，空白(抵接面168)分别相等的情况。

第一光学面162是使从光电转换元件140(发光元件)射出的光向光插座160的内部入射、或使由第二光学面164入射并由第三光学面163反射的光向光电转换元件140(受光元件)射出的光学面。第一光学面162以能够与光电转换元件140相对的方式配置于容纳部161(凹部)的底面。2个以上的第一光学面162在容纳部161的底面以与光电转换元件140相对的方式在长边方向上配置成一列。在本实施方式中，将12个第一光学面162配置成一列。不特别限定第一光学面162的形状。在本实施方式中，第一光学面162的形状是向光电转换元件140呈凸状的凸透镜面。另外，第一光学面162的俯视形状是圆形。优选第一光学面162的中心轴相对于光电转换元件140的发光面或受光面(及基板120的表面)垂直。另外，优选第一光学面162的中心轴与从光电转换元件140(发光元件)射出的光、或与向光电转换元件140(受光元件)入射的光的光轴一致。此外，第一光学面162不限于2个以上，也可以是1个。

第三光学面163是使由第一光学面162入射的光向第二光学面164反射、或使由第二光学面164入射的光向第一光学面162反射的光学面(反射面)。第三光学面163以随着从光插座160的底面靠近顶面而逐渐接近光传输体180(主视面侧)的方式倾斜。不特别限定第三光学面163的倾斜角度。在本实施方式中，第三光学面163相对于入射到第三光学面163的光的光轴的倾斜角度为45°。不特别限定第三光学面163的形状。在本实施方式中，第三光学面163的形状为平面。由第一光学面162或第二光学面164入射的光以比临界角大的入射角向第三光学面163入射。

第二光学面164是使由第一光学面162入射并由第三光学面163反射的光向光传输体180的端面射出、或使从光传输体180的端面射出的光向光插座160的内部入射的光学面。2个以上的第二光学面164在光插座160的主视面以分别与光传输体180的端面相对的方式在长边方向上配置成一列。在本实施方式中，将12个第二光学面164配置成一列。不特别限定第二光学面164的形状。在本实施方式中，第二光学面164的形状是向光传输体180的端面呈凸状的凸透镜面。优选第二光学面164的中心轴与光传输体180的端面的中心轴一致。此外，第二光学面164不限于2个以上，也可以是1个。

定位用凸部165将光传输体180的端面相对于第二光学面164固定于所希望的位置。将定位用凸部165如上述那样嵌入至在光传输体180的套管181形成的套管侧凹部182中。对于定位用凸部165的形状及大小，只要能够发挥上述效果，不特别地进行限定。

定位用凹部166将第一光学面162相对于光电转换元件140固定于所希望的位置。如上述那样将在基板120形成的基板侧凸部121嵌入至定位用凹部166。对于定位用凹部166的形状及大小，只要能够发挥上述的效果，不特别地进行限定。在本实施方式中，定位用凹部166为大致圆柱形的凹部。

连通部167连通容纳部161的内部和外部。对于连通部167的形状，只要能够发挥上述的功能，不特别进行限定。作为连通部167的形状的例子，包括：在容纳部161的内表面和与抵接面168相邻的外表面开口的、连通槽或连通孔等。在本实施方式中，连通部167是配置于抵接面168，且在容纳部161的内表面和与抵接面168相邻的外表面开口的连通槽。不特别限定抵接面168中的连通槽的位置。在本实施方式中，连通槽配置为，将容纳部161的长边方向的中央部分、和与抵接面168相邻的背面最下部的长边方向的中央部分连接。即，连通槽配置为，延伸为直线状，其中心轴通过容纳部161的中心。不特别限定连通槽的剖面形状。连通槽的剖面形状既可以是三角形，也可以是矩形。在本实施方式中，连通槽的剖面形状是矩形。另外，也不特别限定连通槽的剖面积。优选连通槽的剖面积的大小为，使连通槽成为气体的通路，但不成为液体的通路的程度。对于连通槽的宽度，既可以在容纳部161侧和与抵接面168相邻的外表面侧相同，也可以不同。在本实施方式中，连通槽的宽度是固定的。

接下来，对本实施方式的光模块100中的光路进行说明。在发送用的光模块100中使用光插座160的情况下，从光电转换元件140(发光元件)射出的光由第一光学面162向光插座160的内部入射。这时，入射到光插座160的光被第一光学面162转换为准直光，向第三光学面163前进。接下来，入射到光插座160的光由第三光学面163反射，向第二光学面164射出。由第三光学面163反射并由第二光学面164向光插座160的外部射出的光会聚并到达光传输体180的端面。

在接收用的光模块100中使用光插座160的情况下，从光传输体180的端面射出的光由第二光学面164向光插座160的内部入射。这时，入射到光插座160的光被第二光学面164转换为准直光，向第三光学面163前进。接下来，入射到光插座160的光由第三光学面163反射，向第一光学面162射出。由第三光学面163反射并由第一光学面162向光插座160的外部射出的光会聚并到达光电转换元件140(受光元件)。

(光模块的组装方法)

不特别限定本实施方式的光模块100的组装方法。例如，可以在将光电转换元件140固定于基板120上之后，通过使用热固化性的粘接剂固定光插座160，来组装光模块100。

首先，将光电转换元件140固定于基板120的规定位置。具体而言，以能够与光插座160的各第一光学面162相对的方式配置各光电转换元件140。接下来，在配置有光电转换元件140的基板120上载置光插座160。具体而言，使光插座160的定位用凹部166嵌合于基板120的基板侧凸部121。由此，能够以光电转换元件140的中心轴与第一光学面162的中心轴一致的方式配置光插座160。

接下来，除了连通槽开口的部分，在基板120的表面和与抵接面168(底面)相邻的外表面(主视面、背面、右侧面及左侧面)之间的边界部分涂覆由热固化性树脂构成的粘接剂。之后，以规定的温度及规定的时间进行热固化处理。此外，在本实施方式中，在使用Ablestik BF-4(汉高日本株式会社)作为热固化性的粘接剂的情况下，热固化处理温度为100℃左右，热固化处理时间为30分钟左右。

这时，刚涂覆的粘接剂虽然会稍微进入到基板120的表面与抵接面168之间，但是几乎不会从连通槽的开口部进入到容纳部161的内部。另外，在热固化处理时，容纳部161内的空气膨胀并经由连通槽向外部排出，所以粘接剂不会通过连通槽进入容纳部161内。此外，进入到基板120的表面与抵接面之间的粘接剂是非常微量的，所以不会对光模块100的性能带来影响。

能够通过以上的工序，组装本实施方式的光模块100。

(效果)

本实施方式的光插座160具有：将在与基板120的表面抵接的抵接面(底面)168上形成的容纳部161的内部与外部连通的连通部167。因此，在热固化处理时，容纳部161内的空气通过连通部167向外部排出。另外，光插座160相对于基板120没有在局部悬空，所以光插座160不会如以往技术那样错位。由此，在本实施方式的光模块100中，相对于基板120的光插座160的设置精度较高，所以能够确切地将光电转换元件140与光传输体180光学耦合。

如上所述，不特别限定连通部167的形状。图6是实施方式1的变形例的光插座160的仰视图。如图6所示，连通槽的宽度也可以形成为，容纳部161侧形成为较窄，且随着靠近与抵接面168相邻的外表面而逐渐变宽。在该情况下，连通槽的开口不会被粘接剂堵塞。另外，即使在粘接剂到达连通槽的开口端部的情况下，由于到第一光学面162的距离较长，所以粘接剂也不会到达第一光学面162而对光学特性带来影响。

[实施方式2]

(光模块的结构)

实施方式2的光模块仅光插座260的结构与实施方式1的光模块100不同。因此，对于与实施方式1的光模块100相同的结构，标以相同的符号并省略其说明。

图7是表示实施方式2的光插座260的结构的图。图7A是光插座260的俯视图，图7B是仰视图，图7C是主视图，图7D是侧视图。

实施方式2的光模块具有：基板120、光电转换元件140及光插座260。

(光插座的结构)

光插座260具有：容纳部161、第一光学面162、第三光学面163(反射面)、第二光学面164、定位用凸部165、定位用凹部266及连通部267。

定位用凹部266是在光插座260的抵接面168(底面)及顶面分别开口的通孔。

连通部267是将容纳部161的内部与外部连通的连通槽。本实施方式中，连通槽配置为，将容纳部161的短边方向的中央部分、与定位用凹部266的内表面(与抵接面168相邻的外表面)连接。在该情况下，对于连通槽，既可以在容纳部161的长边方向的一侧的端部配置1个，也可以在容纳部161的长边方向的两端配置2个。在本实施方式中，在容纳部161的长边方向的一侧的端部配置1个。

在实施方式2的光模块的组装方法中，在相对于基板120配置了光电转换元件140之后，将光插座260的定位用凹部266嵌合于基板120的基板侧凸部121。接下来，在基板120的表面和与抵接面168相邻的外表面(主视面、背面、右侧面及左侧面)之间的边界涂覆了由热固化性树脂构成的粘接剂之后，以规定的温度及规定的时间进行热固化处理。这时，刚涂覆的粘接剂不会进入容纳部161的内部。另外，在容纳部161内膨胀的空气经由连通槽从通孔向外部排出。

(效果)

实施方式2的光模块具有与实施方式1的光模块100相同的效果。

此外，在上述实施方式的光插座160、260中，虽然表示了第一光学面162及第二光学面164为凸透镜面的情况，但是第一光学面162及第二光学面164也可以是平面。具体而言，既可以仅第一光学面162为平面，也可以仅第二光学面164为平面。在将第一光学面162形成为平面的情况下，例如，第三光学面163形成为，能够作为凹面镜发挥功能。另外，在利用第一光学面162或第三光学面163等将即将到达第二光学面164的光有效地会聚的情况下，也可以使第二光学面164形成为平面。此外，在该情况下，不特别限定第一光学面162的基准位置。

另外，在上述的实施方式中，虽然对在发送用或接收用的光模块100中使用光插座160、260的情况进行了说明，但是本发明的光模块100也能够在发送接收用的光模块中使用。在该情况下，光模块包括作为多个光电转换元件的发光元件及受光元件。

本申请主张基于2014年7月31日提出的日本专利申请特愿2014-156491号的优先权。该申请说明书及附图中记载的内容全部引用于本申请说明书中。

工业实用性

本发明的光插座及光模块对使用了光传输体的光通信是有用的。